Известно, что каждое заряженное тело имеет электрическое поле. Можно также утверждать, что если есть электрическое поле, то есть заряженное тело, кото
Загрузка...
Тема:

Законы электромагнетизма‎

Закон Кулона

Известно, что каждое заряженное тело имеет электрическое поле. Можно также утверждать, что если есть электрическое по­ле, то есть заряженное тело, которому при­надлежит это поле. Итак, если рядом нахо­дятся два заряженных тела с электриче­скими зарядами, то можно сказать, что каж­дое из них находится в электрическом поле соседнего тела. А в таком случае на первое тело будет действовать сила

F1 = q1E2,

где q1 — заряд первого тела; E2 — напря­женность поля второго тела. На второе те­ло, соответственно, будет действовать сила

F2 = q2E1,

где q2 — заряд первого тела; E1 — напря­женность поля второго тела.

Электрически заряженное те­ло взаимодействует с элект­рическим полем другого заря­женного тела.

Если эти тела небольшие (точечные), то

E1 = k • q1 / r2,

E2 = k • q2 / r2,

Силы, действующие на каждое из взаимодействующих заря­женных тел, можно рассчи­тать, зная лишь их заряды и расстояние между ними.

Подставим значения напряженности и получим

F1 = k • q1q2 / r2 и F2 = k • q2q1 / r2.

Значение каждой силы выражается лишь через значение зарядов каждого тела и рас­стояние между ними. Таким образом, опре­делять силы, действующие на каждое тело, можно, пользуясь лишь знаниями об элект­рических зарядах тел и расстоянии между ними. На этом основании можно сформу­лировать один из фундаментальных законов электродинамики — закона Кулона.

Закон Кулона. Сила, действующая на неподвижное то­чечное тело с электрическим зарядом в поле другого неподвижного точечного тела с элект­рическим зарядом, пропорциональна произве­дению значений их зарядов и обратно пропор­циональна квадрату расстояния между ними.

В общем виде значение силы, о которой идет речь в формулировке закона Кулона, можно записать так:

F = k • q1q2 / r2,

В формуле для расчета силы взаимодей­ствия записаны значения зарядов обоих тел. Поэтому можно сделать вывод, что по мо­дулю обе силы равны. Тем не менее, по направлению — они противоположные. В слу­чае если заряды тел одноименные, тела от­талкиваются (рис. 4.48). Если заряды тел раз­ноименные, то тела притягиваются (рис. 4.49). Окончательно можно записать:

1 = -2.

Рис. 4.48. Силы взаимодействующих од­ноименно заряженных тел имеют про­тивоположные направления.
Рис. 4.49. Силы взаимодействующих раз­ноименно заряженных тел имеют про­тивоположные направления.

Записанное равенство подтверждает спра­ведливость III закона динамики Ньютона для электрических взаимодействий. Поэтому в одной из распространенных формулиро­вок закона Кулона говорится, что

Загрузка...

сила взаи­модействия двух заряженных точечных тел пропорциональна произведению значений их за­рядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Если заряженные тела находятся в ди­электрике, то сила взаимодействия будет зависеть от диэлектрической проницаемости этого диэлектрика

F = k • q1q2 / εr2.

Для удобства расчетов, базирующихся на законе Кулона, значение коэффициента k записывают иначе:

k = 1 / 4πε0.

Величина ε0 называется электрической по­стоянной. Ее значение вычисляется в соот­ветствии с определением:

9 • 109 Н•м2/Кл2 = 1 / 4πε0,

ε0 = (1 / 4π) • 9 • 109 Н•м2/Кл2 = 8,85 • 10-12 Кл2/Н•м2. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Таким образом, закон Кулона в общем случае можно выразить формулой

F = (1 / 4πε0) • q1q2 / εr2.

Закон Кулона является одним из фунда­ментальных законов природы. На нем бази­руется вся электродинамика, и не отмечено ни единого случая, когда бы нарушался закон Кулона. Существует единственное ог­раничение, которое касается действия за­кона Кулона на различных расстояниях. Счи­тается, что закон Кулона действует на рас­стояниях больше 10-16 м и меньше несколь­ких километров.

При решении задач необходимо учиты­вать, что закон Кулона касается сил вза­имодействия точечных неподвижных заря­женных тел. Это сводит все задачи к задачам о взаимодействии неподвижных заряженных тел, в которых применяется два положения статики:

  1. равнодействующая всех сил, действую­щих на тело, равна нулю;
  2. сумма моментов сил равна нулю.

В подавляющем большинстве задач на применение закона Кулона достаточно учи­тывать лишь первое положение.

На этой странице материал по темам:
  • Закон кулона формула

  • Решебник закон кулона

  • Закон кулона доклад по физике

  • Реферат на тему закон кулона

  • Краткий конспект закон кулона

Вопросы по этому материалу:
  • Как происходит взаимодействие между заряженными тела­ми?

  • Почему можно говорить о взаимодействии заряженных тел?

  • Какие ограничения существуют в формулировке закона Кулона относительно взаимодействующих тел?

  • Как формулируется закон Кулона?

  • Учитывает ли закон Кулона действие окружающей среды на взаимодействующие тела?

  • Есть ли ограничение относительно действия закона Кулона?

Материал с сайта http://WorldOfSchool.ru
Предыдущее Ещё по теме: Следующее
- Законы электродинамики Закон Ома для полной цепи